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OELHODissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL —ESPECIALIZAÇÃO EM VIAS DE COMUNICAÇÃO
Orientador: Professor Doutor Adalberto Quelhas da Silva França
Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446
Editado por
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO
Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 [email protected] http://www.fe.up.pt
Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2009/2010 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2009.
As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir.
Este documento foi produzido a partir de versão electrónica fornecida pelo respectivo Autor.
A meus Pais
Todo o conhecimento humano começou com intuições, passou daí aos conceitos e terminou com ideias
AGRADECIMENTOS
Há cinco anos atrás, entrava de férias com a incógnita do que iria acontecer passados três meses. Entrei na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto com o objetivo de me formar para ser Engenheiro Civil. Ao longo desses cinco anos tive a oportunidade de conhecer diversas pessoas que me ajudaram nesse percurso e que contribuíram para a minha formação profissional e pessoal.
Em primeiro lugar, agradeço ao Professor Doutor Adalberto Quelhas da Silva França, por suscitar dentro de mim o interesse pela grandiosa área das Vias de Comunicação. Uma fonte rica em conhecimento e experiência que me orientou, em grande parte, na fase final do curso no desenvolvimento da presente dissertação, demonstrando, também, plena disponibilidade.
Agradeço também a todos os professores da secção de Vias de Comunicação e do tronco comum pelos conhecimentos transmitidos e experiências partilhadas. Um agradecimento especial à D. Guilhermina Castro por sempre se mostrar disponível em atender os pedidos dos alunos de Vias de Comunicação. Um muito obrigado aos meus colegas de curso, Emanuel Tomé e José Carvalhal pela troca de ideias geradas na escalada do curso. Um obrigado também aos companheiros deste último ano da especialidade, Cátia Correia, Nuno Miranda e Elisabete Barros pela troca de experiências.
Um agradecimento especial à minha namorada, Marta Fonseca, pela compreensão demonstrada em muitos momentos de maior stress, pelo carinho e força transmitida, e por todos os conselhos dados na realização da parte escrita do projeto final.
Por último, mas não menos importante, agradeço aos meus pais, que sem eles nada disto seria possível. Obrigado pelos conselhos transmitidos, por fazerem de mim a pessoa que sou hoje, pelo carinho e apoio oferecido, pelo esforço realizado e pela felicidade alcançada. Agradeço, também, a todos os familiares e amigos que têm um contributo ativo na minha vida.
RESUMO
A presente dissertação insere-se na especialidade da Geometria do Traçado, cujo objetivo é elaborar um projeto de um Nó Rodoviário em Meio-Trevo. O estudo aqui desenvolvido tem como base as matérias lecionadas na área de Vias de Comunicação, dando ênfase às unidades curriculares de Vias de Comunicação 1 e 2, do 4º ano, e Complementos de Estradas e Aeródromos, do 5º ano.
O trabalho inicia-se com uma abordagem histórica acerca das estradas portuguesas, a sua ligação com a Europa e a sinistralidade verificada nos últimos anos. Nos capítulos seguintes é realizado um enquadramento teórico dos conceitos adquiridos, com recurso às Normas do Traçado, às Normas de Nós de Ligação e às Normas de Intersecções, produzidas pela ex-JAE.
As opções tomadas no caminho para a obtenção da solução final são expostas no sexto capítulo, explicando todos os procedimentos efetuados na definição geométrica do Nó de Ligação. O estudo passa, então, pela definição de uma nova diretriz para a Estrada Secundária na zona de cruzamento com a Estrada Principal, pelo traçado em planta dos ramos de ligação e das intersecções, pela definição dos perfis longitudinais e uma referência aos perfis transversais tipo de todos os elementos. O autor procura, ainda, explicar as decisões tomadas com base em esquemas, para um melhor entendimento por parte do leitor.
No capítulo dedicado aos Anexos é apresentado um conjunto de quadros com os resultados obtidos ao longo do projeto e um conjunto de peças desenhadas com a solução final.
ABSTRACT
The present dissertation is part of the speciality of Design Geometry, which aim is to draw up a project of a Partial Cloverleaf Interchange. The study developed here is based on the subjects taught in the area of Transport Infrastructures, giving emphasis to the courses of Vias de Comunicação 1 and 2, of 4th year, and Complementos de Estradas e Aeródromos, of 5th year.
The work begins with a historical approach about the portuguese roads, its connection with Europe and the accidents recorded in recent years. In the following chapters is carry out a theoretical framework of the concepts acquired, using the Standards Road Design , the Standards Interchanges and the Standards Intersections, produced by ex-JAE.
The options taken on the way to achieve the final solution are exposed in the sixth chapter, explaining all the procedures performed in the geometric definition of the junction node. The study involves the definition of a new alignment for the Secondary Road in the crossing section with the Main Road, the track alignment of the branches nodes and of the intersections, the definition of the vertical alignment and a reference to the standard transversal sections of all elements. The author attempts to further explain the decisions taken based on schemas, to a better understanding for the reader.
In the Appendix chapter is presented a set of tables with the results obtained during the project and a set of drawings with the final solution.
KEYWORDS:Road Design, Partial Cloverleaf Interchange, Horizontal Alignment, Vertical Alignment,
ÍNDICE GERAL AGRADECIMENTOS ... i RESUMO ... iii ABSTRACT ... v
1. Introdução
... 1 1.1.GENERALIDADES ... 11.2.ÂMBITO E ESTRUTURAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ... 1
2. Pelas Estradas de Portugal
... 32.1.HISTÓRIA ... 3
2.2.EVOLUÇÃO ADMINISTRATIVA DAS ESTRADAS DE PORTUGAL ... 5
2.3.REDE DE ESTRADAS NACIONAIS NO CONTEXTO EUROPEU ... 7
2.4.SINISTRALIDADE RODOVIÁRIA EM PORTUGAL... 9
3. Geometria do Traçado – Normas
... 133.1.INTRODUÇÃO ... 13 3.2.ELEMENTOS BÁSICOS ... 13 3.3.TRAÇADO EM PLANTA ... 15 3.3.1.DEFINIÇÃO... 15 3.3.2.ALINHAMENTOS RETOS ... 15 3.3.3.CURVAS CIRCULARES ... 16 3.3.4.CURVAS DE TRANSIÇÃO ... 18 3.3.5.VISIBILIDADE ... 21
3.3.6.REVISÃO TEÓRICA DAS COORDENADAS E ORIENTAÇÕES E DA PIQUETAGEM DOS ELEMENTOS DA DIRE-TRIZ ... 23
3.4.TRAÇADO EM PERFIL LONGITUDINAL ... 25
3.4.1.GENERALIDADES ... 25
3.4.2.TRAINEIS ... 26
3.4.3.CONCORDÂNCIAS VERTICAIS ... 27
3.4.4.REVISÃO TEÓRICA DO CÁLCULO DE COTAS ... 31
3.6.PERFIL TRANSVERSAL ... 35 3.6.1.GENERALIDADES ... 35 3.6.2.FAIXA DE RODAGEM ... 35 3.6.3.INCLINAÇÃO TRANSVERSAL ... 35 3.6.4.SOBREELEVAÇÃO ... 35 3.6.5.BERMAS ... 38 3.6.6.VALETAS/VALAS ... 39 3.6.7.TALUDES ... 41 3.6.8.SEPARADORES ... 41
4. Geometria dos Nós de Ligação – Normas
... 434.1.INTRODUÇÃO ... 43
4.2.TIPOS DE NÓS DE LIGAÇÃO ... 44
4.2.1.GENERALIDADES ... 44
4.2.2.NÓ EM TROMPETE ... 44
4.2.3.NÓ EM DIAMANTE ... 45
4.2.4.NÓ EM MEIO-TREVO INCOMPLETO ... 46
4.2.5.NÓ EM MEIO-TREVO COMPLETO ... 46
4.2.6.NÓ EM TREVO COMPLETO ... 47
4.3.CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS ... 48
4.3.1.GENERALIDADES ... 48
4.3.2.VELOCIDADE ESPECÍFICA ... 48
4.3.3.CURVAS DE TRANSIÇÃO... 49
4.3.4.PERFIL TRANSVERSAL DOS RAMOS DE LIGAÇÃO ... 49
4.3.5.VISIBILIDADE ... 51
4.3.6.PERFIL LONGITUDINAL DOS RAMOS DE LIGAÇÃO ... 52
4.3.7.SOBREELEVAÇÃO NOS RAMOS DE LIGAÇÃO ... 53
4.3.8. LOCALIZAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DAS INTERSEÇÕES DOS RAMOS DE LIGAÇÃO COM A ESTRADA SECUNDÁRIA ... 54
4.3.9.VIAS AUXILIARES ... 56
5. Geometria de Intersecções – Normas
... 575.1.INTRODUÇÃO ... 57
5.2.TIPO DE INTERSEÇÕES ... 58
5.2.1.GENERALIDADES ... 58
5.2.2.INTERSECÇÕES SEM CANALIZAÇÃO DO TRÁFEGO ... 58
5.2.3.INTERSECÇÕES COM CANALIZAÇÃO DO TRÁFEGO ... 59
5.2.4.INTERSECÇÕES GIRATÓRIAS ... 59
5.2.5.INTERSECÇÕES SEMAFORIZADAS ... 60
5.2.6.INTERSECÇÕES DESNIVELADAS ... 61
5.3.CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS INTERSECÇÕES ... 61
5.3.1.GENERALIDADES ... 61
5.3.2.VISIBILIDADE ... 61
5.3.3.ESTRADA SECUNDÁRIA ... 62
5.3.4.VIAS AUXILIARES ... 65
5.3.5.CONSTRUÇÃO DO TAPER ... 68
5.3.6.CONSTRUÇÃO DA ILHA SEPARADORA ... 70
6. Projeto de Execução de um Nó de Ligação em
Meio-Trevo
... 736.1.INTRODUÇÃO ... 73
6.2.CONDICIONANTES E DEFINIÇÃO DO LAYOUT ... 74
6.3.DADOS INICIAIS DO PROJETO ... 76
6.4.ESTRADA SECUNDÁRIA ... 78 6.4.1.TRAÇADO EM PLANTA ... 78 6.4.1.1. Alternativa A ... 78 6.4.1.2. Alternativa B ... 81 6.4.2.TRAÇADO EM PERFIL ... 82 6.4.2.1. Alternativa A ... 82 6.4.2.2. Alternativa B ... 84
6.4.3.ANÁLISE DAS DUAS ALTERNATIVAS ... 85
6.5.TRAÇADO EM PLANTA –RAMOS DE LIGAÇÃO ... 85
6.5.1.GENERALIDADES ... 85
6.5.3.RAMO B ... 89 6.5.4.RAMO A+B2 ... 92 6.5.5.RAMO A+B ... 96 6.5.6.RAMO C E RAMO C+D1 ... 98 6.5.7.RAMO D ... 99 6.5.8.RAMO C+D2 ... 102 6.5.9.RAMO C+D ... 104
6.6.TRAÇADO EM PLANTA –INTERSECÇÕES ... 106
6.6.1.GENERALIDADES ... 106
6.6.2.INTERSECÇÃO 1 ... 106
6.6.3.INTERSECÇÃO 2 ... 110
6.7.TRAÇADO EM PLANTA –VIAS AUXILIARES ... 112
6.7.1.GENERALIDADES ... 112 6.7.2.RAMO A ... 113 6.7.3.RAMO B ... 114 6.7.4.RAMO C ... 115 6.7.5.RAMO D ... 116 6.8.PERFIL LONGITUDINAL ... 118 6.8.1.GENERALIDADES ... 118 6.8.2.ESTRADA SECUNDÁRIA ... 119 6.8.3.RAMO A ... 123 6.8.4.RAMO A+B ... 124 6.8.5.RAMO B ... 125 6.8.6.RAMO C ... 127 6.8.7.RAMO C+D ... 128 6.8.8.RAMO D ... 129 6.9.PERFIL TRANSVERSAL ... 131 6.9.1.GENERALIDADES ... 131 6.9.2.ESTRADA SECUNDÁRIA ... 132 6.9.3.RAMO A ... 134 6.9.4.RAMO B ... 135 6.9.5.RAMO C ... 137 6.9.6.RAMO D ... 138
6.9.7.INTERSECÇÃO 1 ... 139
6.9.8.INTERSECÇÃO 2 ... 141
6.10.OUTRAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ... 142
6.10.1EXTENSÕES DOS ALINHAMENTOS RETOS NA ESTRADA SECUNDÁRIA ... 142
6.10.2.VIA DE LENTOS ... 143
6.10.3.VISIBILIDADE ... 143
6.10.4.PONTOS BAIXOS EM ESCAVAÇÃO ... 145
6.10.5.LIGAÇÃO DA ESTRADA SECUNDÁRIA ANTIGA À NOVA ... 145
7. Conclusão
... 147Bibliografia
... 149ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1. – Mapa do Plano Rodoviário Nacional, 2004 (Fonte: SNIG) [10] ... 6
Figura 2.2. – Componente rodoviária da Rede Transeuropeia de Transportes em 2011 [11 p.9]. ... 8
Figura 2.3. – Tráfego Médio Diário Anual nas principais fronteiras de Portugal no ano 2010, em veícu-los/dia [11 p.27-35] ... 9
Figura 2.4 – Evolução do número de vítimas mortais na Europa dos 27 e em Portugal desde 2001 até 2009 (Fonte: Eurostat) [13] ... 10
Figura 3.1. - Combinação de raios desejável (1 - relação muito boa; 2 - relação boa; 3 - relação acei-tável) [19]. ... 17
Figura 3.2. - Representação esquemática da clotóide e dos seus elementos. ... 19
Figura 3.3. - Representação do intervalo ótimo no qual deve estar situado o parâmetro A... 21
Figura 3.4. - Visibilidade nas curvas em função da Velocidade do Tráfego ou da Velocidade Base, se não for IP e/ou IC (km/h) (Afastamento da obstrução em metros) [19] ... 22
Figura 3.5. – Representação dos parâmetros caracterizadores de uma curva composta. ... 24
Figura 3.6. - Elementos de uma concordância vertical [21) ... 26
Figura 3.7. - Cálculo do raio mínimo de uma concordância convexa (A: D > Dv; B: D < Dv) [21] ... 28
Figura 3.8. - Cálculo do raio mínimo de uma concordância côncava (A: D > Dv; B: D < Dv) [21] ... 29
Figura 3.9. - Coordenação do Traçado em Planta e Perfil 1 (Fonte: fig. 12A, [18] ou [19]) ... 33
Figura 3.10. - Coordenação do Traçado em Planta e Perfil 2 (Fonte: fig. 12B, [18] ou [19]) ... 33
Figura 3.11. - Coordenação do Traçado em Planta e Perfil 3 (Fonte: fig. 12C, [18] ou [19]) ... 34
Figura 3.12. - Coordenação do Traçado em Planta e Perfil 4 (Fonte: fig. 12D, [18] ou [19]) ... 34
Figura 3.13. - Transição da sobreelevação, pondo em evidência um perfil longitudinal do eixo e dos bordos da faixa de rodagem para estradas de 2 vias [21] ... 37
Figura 3.14. - Transição da sobreelevação em perspetiva [21] ... 37
Figura 3.15. - Exemplos de valetas de plataforma (Fonte: fig. 17 B, [18] ou [19]) ... 40
Figura 3.16. - Exemplo de vala de bordadura [21] ... 40
Figura 3.17. - Exemplo de vala de crista [21] ... 40
Figura 3.18. - Largura mínima absoluta do separador central (usual em nós de ligação) [21]. ... 41
Figura 4.1. – Classificação dos cruzamentos [cf. 23 p.8] ... 43
Figura 4.2. – Exemplo de um Nó em Trompete (Fonte: Google Maps 2012) ... 45
Figura 4.3. – Exemplo de um Nó em Diamante com duas rotundas na estrada secundária (Fonte: Google Maps 2012) ... 45
Figura 4.4. – Exemplo de um Nó em Meio-Trevo Incompleto (Fonte: Google Maps 2012) ... 46
Figura 4.6. – Exemplo de um Nó em Trevo Completo (Fonte: Google Maps 2012) ... 47
Figura 4.7. – Ramos de ligação - Velocidade Base [cf. 22 p.44] ... 48
Figura 4.8. - Ramos de ligação - Número de vias [22] ... 50
Figura 4.9. – Largura da(s) via(s) da faixa de rodagem e das bermas interior e exterior em ramos uni-direcionais [24] ... 51
Figura 4.10. – Largura da(s) via(s) da faixa de rodagem e das bermas interior e exterior em ramos bidirecionais [24] ... 51
Figura 4.11. – Visibilidade nas entradas [cf. 22 p.27] ... 52
Figura 4.12. – Ramos de ligação - visibilidade nas intersecções [22] ... 55
Figura 4.13. – Controle de Acessos (A e B) [22] ... 56
Figura 5.1. - Exemplo de uma intersecção sem canalização do tráfego (Fonte: Google Maps 2012) . 59 Figura 5.2. - Exemplo de uma intersecção com canalização do tráfego (Fonte: Google Maps 2012) . 59 Figura 5.3. - Exemplo de uma intersecção giratória (Fonte: Google Maps 2012) ... 60
Figura 5.4. - Exemplo de uma intersecção semaforizada (Fonte: Google Maps 2012) ... 60
Figura 5.5. - Triângulo mínimo de visibilidade [cf. 23 p.23] ... 62
Figura 5.6. - Esquema da ilha direcional [cf. 23 p.44] ... 64
Figura 5.7. - Exemplo de uma via auxiliar (vias de aceleração) do tipo paralelo [24] ... 66
Figura 5.8. - Exemplo de uma vias auxiliar (via de aceleração) do tipo diagonal [24] ... 66
Figura 5.9. - Esquema para a definição geométrica do taper em reta [24] ... 69
Figura 5.10. - Esquema para a definição geométrica do taper em curva [24] ... 70
Figura 5.11. - Traçado da ilha separadora - 80 gr < ângulo da intersecção < 120 gr [cf. 23 p.53] ... 71
Figura 6.1 – Divisão da zona de projeto em quadrantes. ... 74
Figura 6.2. – Representação da estrada secundária no perfil longitudinal da estrada principal. ... 77
Figura 6.3. – Diretriz e Pontos notáveis dos alinhamentos retos da Alternativa A. ... 79
Figura 6.4. – Diretriz e Pontos notáveis dos alinhamentos retos da Alternativa B. ... 81
Figura 6.5. – Obliquidade, λ, que a estrada secundária faz com a estrada principal ... 83
Figura 6.6. – Definição geométrica do Ramo A e A+B1. ... 87
Figura 6.7. – Definição geométrica do Ramo B. ... 90
Figura 6.8. - Definição geométrica do Ramo A+B2. ... 93
Figura 6.9. – Definição geométrica do Ramo A+B. ... 96
Figura 6.10. - Definição geométrica do Ramo D. ... 100
Figura 6.11. - Definição geométrica do Ramo C+D. ... 105
Figura 6.12. – Esquema exemplificativo de obtenção do centro da cabeça jusante da ilha separadora. ... 109
Figura 6.13. - Representação da Intersecção 1 ... 110
Figura 6.14. - Representação da Intersecção 2. ... 112
Figura 6.15. – Representação dos pontos notáveis na via de abrandamento do Ramo A (E →O3,A)114 Figura 6.16. – Representação dos pontos notáveis da via de aceleração do Ramo B (O’4,B → B) .. 115
Figura 6.17. – Representação dos pontos notáveis da via de abrandamento do Ramo C (E → O6,C) ... 116
Figura 6.18. – Representação dos pontos notáveis da via de aceleração do Ramo D (PEP → B) .... 117
Figura 6.19. - Esquema geral de cálculo da concordância conhecidos 3 pontos de cota fixa. ... 119
Figura 6.20. – Linha de maior declive no final do Ramo A+B. ... 125
Figura 6.21. - Esquema de cálculo da concordância final do Ramo B. ... 126
Figura 6.22. - Esquema de cálculo da concordância inicial do Ramo C. ... 128
Figura 6.23. – Linha de maior declive no final do Ramo C+D. ... 129
Figura 6.24. – Esquema de cálculo da concordância final do Ramo D. ... 130
Figura 6.25.- Convenção de sinais para as inclinações transversais. ... 131
Figura 6.26. - Esquema representativo do desnível em zonas de transição. ... 132
Figura 6.27 – Perfil Transversal tipo em alinhamento reto – PK 0+600,000. ... 133
Figura 6.28 – Perfil Transversal Tipo em curva circular dotada de sobrelargura – PK 0+150,000 ... 133
Figura 6.29. - Perfil Transversal Tipo em curva circular sem sobrelargura - PK 0+475,000 ... 134
Figura 6.30. - Perfil Transversal Tipo na obra de arte - PK 0+350,000. ... 134
Figura 6.31. – Perfil Transversal Tipo do Ramo A em curva circular. ... 135
Figura 6.32. – Perfil Transversal Tipo do Ramo B – PK 0+050,000. ... 137
Figura 6.33. - Perfil Transversal Tipo do Ramo B - PK 115,000 m ... 137
Figura 6.34. – Perfil Transversal Tipo do Ramo C em curva circular. ... 138
Figura 6.35. – Perfil Transversal Tipo do Ramo C+D – PK 0+000,000. ... 141
Figura 6.36. – Triângulo mínimo de visibilidade na Intersecção 1 ... 143
Figura 6.37. – Triângulo mínimo de visibilidade da Intersecção 2 ... 144
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1. – Número de vítimas mortais na Europa dos 27 e em Portugal desde 2001 até 2009
(Fonte: Eurostat) [13]. ... 10
Quadro 3.1 – Velocidade Base e Velocidade do Tráfego nas estradas da RRN [cf. 19 p.10] ... 14
Quadro 3.2. - Velocidade a considerar nos vários elementos do traçado [cf. 18 p.25] ... 15
Quadro 3.3. – Extensão mínima e máxima dos alinhamentos retos [cf. 18 p.42] ... 16
Quadro 3.4. - Valores dos Raios Mínimos Absoluto e Normal e respetivo coeficiente de aderência transversal implícito nas Normas [cf. 18 p.36; 20] ... 18
Quadro 3.5 - Inclinação máxima dos traineis [18 cf. p.51] ... 26
Quadro 3.6 - Extensão crítica dos traineis [cf. 18 p.52] ... 27
Quadro 3.7 - Raios mínimos das concordâncias convexas e côncavas [cf. 18 p.55] ... 30
Quadro 3.8 - Desenvolvimentos mínimos das concordâncias convexas e côncavas [18] ... 31
Quadro 3.9 - Sobreelevação em curva [cf. 18 p.75] ... 36
Quadro 3.10 - Declividade máxima e mínima da transição da sobrelevação [18] ... 38
Quadro 3.11. - Largura das vias e das bermas pavimentadas [19] ... 39
Quadro 3.12 - Largura mínima dos separadores [18] ... 41
Quadro 4.1. – Nós de Ligação [cf. 22 p.5] ... 44
Quadro 4.2. – Velocidade Específica, extensão mínima e parâmetro mínimo da clotóide e extensão mínima dos sucessivos arcos de círculo [cf. 22 p.37] ... 49
Quadro 4.3. – Sobrelargura das curvas dos ramos de ligação [cf. 22 p.36] ... 50
Quadro 4.4. – Distância de visibilidade de decisão [cf. 22 p.26] ... 51
Quadro 4.5. – Inclinações máximas dos traineis [cf. 22 p.29] ... 52
Quadro 4.6. – Raios mínimos verticais das concordâncias convexas e côncavas ... 53
Quadro 4.7. – Sobreelevação nos Ramos de Ligação [cf. 22 p.33] ... 53
Quadro 4.8. – Transição da sobreelevação nas curvas dos ramos de ligação [cf. 22 p.34] ... 54
Quadro 4.9. – Diferença máxima entre a inclinação transversal da estrada principal e de um ramo de ligação [22] ... 54
Quadro 4.10. – Distância de visibilidade - intersecção dum ramo de ligação com a estrada secundária [22] ... 55
Quadro 5.1. – Tipo de cruzamentos [cf. 23 p.9] ... 58
Quadro 5.2. - Distância de visibilidade de paragem [cf. 23 p.21] ... 61
Quadro 5.3. - Distância de visibilidade na estrada principal (d) [cf. 23 p.26] ... 62
Quadro 5.4 - Raios de viragem à esquerda em função do ângulo da intersecção [cf. 23 p.42] ... 63
Quadro 5.5. - Raio mínimo das curvas de viragem à direita [cf. 23 p.45] ... 65
Quadro 5.7. - Extensão das Vias de Abrandamento para traineis com inclinação menor a 3% [24] ... 67 Quadro 5.8. - Extensão das Vias de Aceleração para traineis com inclinação menor a 3% [24] ... 67 Quadro 5.9. - Fator multiplicativo para Vias de Abrandamento [24] ... 68 Quadro 5.10. - Fator multiplicativo para Vias de Aceleração [24] ... 68 Quadro 6.1. – Coordenadas dos pontos notáveis dos alinhamentos retos e sua orientação azimutal – Alternativa A. ... 78 Quadro 6.2. – Dados iniciais para o cálculo do parâmetro A. ... 79 Quadro 6.3. - Coordenadas dos pontos notáveis da curva composta 1 e 2 da Alternativa A. ... 80 Quadro 6.4. – Coordenadas dos pontos notáveis dos alinhamentos retos e sua orientação azimutal – Alternativa B. ... 81 Quadro 6.5. – Coordenadas dos pontos notáveis da curva composta da Alternativa B. ... 82 Quadro 6.6. – Valores necessários no cálculo da largura corrigida. ... 83 Quadro 6.7. – Cotas no limite da plataforma da estrada principal na zona da obra de arte – Alternativa A. ... 84 Quadro 6.8. – Parâmetros da concordância convexa existente no perfil longitudinal da estrada princi-pal. ... 84 Quadro 6.9. - Cotas no limite da plataforma da estrada principal na zona da obra de arte – Alternativa B. ... 85 Quadro 6.10. – Parâmetros geométricos do Ramo A e A+B1. ... 87 Quadro 6.11. - Distância do centro C3 ao eixo da estrada principal e secundária. ... 88 Quadro 6.12. – Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo A e A+B1. ... 89 Quadro 6.13. – Parâmetros geométricos do Ramo B. ... 91 Quadro 6.14. – Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo B. ... 92 Quadro 6.15. – Parâmetros geométricos do Ramo A+B2. ... 94 Quadro 6.16. – Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo A+B2. ... 95 Quadro 6.17. – Definição da equação de reta m e coordenadas do ponto X2. ... 96 Quadro 6.18. - Parâmetros geométricos dos Ramos A+B e C+D... 97 Quadro 6.19. - Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo A+B. ... 97 Quadro 6.20. – Parâmetros geométricos dos Ramos C e C+D1. ... 98 Quadro 6.21. - Coordenadas dos pontos notáveis dos Ramos C e C+D1. ... 99 Quadro 6.22. – Parâmetros geométricos do Ramo D. ... 99 Quadro 6.23. - Dados para a determinação do centro C7. ... 101 Quadro 6.24. - Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo D. ... 102 Quadro 6.25. - Parâmetros geométricos do Ramo C+D2. ... 102 Quadro 6.26. - Dados para a determinação do centro C8. ... 103
Quadro 6.27. - Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo C+D2. ... 104 Quadro 6.28. - Dados para a obtenção das coordenadas do ponto X3. ... 105 Quadro 6.29. - Coordenadas dos pontos notáveis do Ramo C+D. ... 106 Quadro 6.30. – Dados para obtenção das coordenadas do ponto X4... 108 Quadro 6.31. - Dados necessários para o cálculo das coordenadas dos centros C1,1 e C2,1. ... 108 Quadro 6.32. - Áreas das ilhas direcionais da Intersecção 1. ... 109 Quadro 6.33. - Dados necessários para o cálculo dos centros C1,2 e C2,2. ... 111 Quadro 6.34. - Áreas das ilhas direcionais da Intersecção 2. ... 111 Quadro 6.35. - Extensão total da via de abrandamento do Ramo A incluindo o taper... 113 Quadro 6.36. - Extensão total da via de aceleração do Ramo B incluindo o taper. ... 114 Quadro 6.37. - Extensão total da via de abrandamento do Ramo C incluindo o taper. ... 115 Quadro 6.38. - Extensão total da via de aceleração do Ramo D incluindo o taper. ... 117 Quadro 6.39. - Cotas dos pontos notáveis do perfil longitudinal da estrada secundária. ... 122 Quadro 6.40. - Dados necessários para o cálculo da concordância inicial do Ramo A. ... 123 Quadro 6.41. - Cotas dos pontos notáveis da rasante do Ramo A. ... 124 Quadro 6.42. - Cotas dos pontos notáveis da rasante do Ramo A+B. ... 125 Quadro 6.43. - Dados necessários para o cálculo da concordância final do Ramo B... 126 Quadro 6.44. - Cotas dos pontos notáveis da rasante do Ramo B. ... 127 Quadro 6.45. - Dados necessários para o cálculo da concordância inicial do Ramo C. ... 127 Quadro 6.46. - Cotas dos pontos notáveis da rasante do Ramo C. ... 128 Quadro 6.47 - Cotas dos pontos notáveis da rasante do Ramo C+D. ... 129 Quadro 6.48. - Dados necessários para o cálculo da concordância final do Ramo D. ... 130 Quadro 6.49. - Cotas dos pontos notáveis do Ramo D. ... 131 Quadro 6.50. – Sobreelevação nos pontos principais do Ramo A e sua variação ao longo da exten-são. ... 135 Quadro 6.51. - Sobreelevação nos pontos principais do Ramo B e sua variação ao longo da extensão. ... 136 Quadro 6.52. – Sobreelevação nos pontos principais do Ramo C e sua variação ao longo da exten-são. ... 138 Quadro 6.53. – Sobreelevação nos pontos principais do Ramo D e sua variação ao longo da exten-são. ... 139
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
ANSR – Autoridade Nacional de Segurança Rodoviária AR – Alinhamento Reto
ASR – Auditoria de Segurança Rodoviária
CEAE – Complementos de Estradas e Aeródromos CC – Curva Circular
CT – Curva de Transição EN – Estrada Nacional
ENSR – Estratégia Nacional de Segurança Rodoviária EP – Estrada Principal
EP, EPE – Estradas de Portugal, Entidade Pública Empresarial EP, SA – Estrada Portugal, Sociedade Anónima
ES – Estrada Secundária gr. - grado
HCM – Highway Capacity Manual
IC – Itinerário Complementar
ICERR – Instituto para a Conservação e Exploração da Rede Rodoviária ICOR – Instituto para a construção rodoviária
IEP – Instituto das Estradas de Portugal IP – Itinerário Principal
ISCTE – Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa
JAE – Junta Autónoma das Estradas km – quilómetro
Parâmetro i,j – Ponto notável; i – número do centro a que pertence; j – ramo ao qual pertence o ponto notável. PK – Ponto Quilométrico
PNPR – Plano Nacional de Prevenção Rodoviária
PRN - Plano Rodoviário Nacional
RA – Raio mínimo absoluto rad. – radiano
RAN – Rede Agrícola Nacional REN – Rede Ecológica Nacional REP – Raio de entrada pela principal
RES – Raio de entrada pela secundária RN – Raio mínimo Normal
RTE-T – Rede Transeuropeia de Transportes TMDA – Tráfego Médio Diário Anual
1
INTRODUÇÃO
1.1.GENERALIDADES
As Vias de Comunicação têm, desde muito cedo, um papel importante no Mundo e na vida das pes-soas. Através delas é possível encurtar distâncias entre os povos, o que inicialmente proporcionou trocas comerciais, emais tarde, com os Romanos, tornaram-se nummeio de vigilância dos territórios conquistados. Nos dias de hoje facilitam as viagens de negócio, do quotidiano e do turismo.
No entanto, só no século anterior é que as Redes de Estradas tiveram uma evolução significativa, no que diz respeito ao Projeto de uma Via de Comunicação, às diferentes fases do processo construtivo e às preocupações de impacto ambiental. Esta evolução deveu-se sobretudo a novas descobertas, ao avanço tecnológico existente, bem como ao crescimento demográfico. Procura-se sempre corresponder ao aumento da procura com a construção de mais oferta, ou seja, mais infraestruturas. Num curto espaço de tempo, verificou-se que esta ideia era insustentável, tendo em consideração os custos eleva-dos deste tipo de infraestrutura e as difíceis condições de financiamento necessárias. Agravam esta situação as exigências cada vez mais restritivas das medidas ambientais. Esta evolução é verificada no nosso país, já que Portugal é um dos países da União Europeia com maior rede de Autoestradas ao nível de quilómetros por habitante e por área.
1.2.ÂMBITO E ESTRUTURAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
A dissertação que aqui se apresenta tem como base o Projeto de um Nó Rodoviário e, como tal, envol-ve os conhecimentos adquiridos nas disciplinas de Vias de Comunicação: Vias de Comunicação 1, Vias de Comunicação 2 e Complementos de Estradas e Aeródromos.
Este Projeto tem como objetivo principal a definição geométrica de um Nó de Ligação. Um nó de ligação é o conjunto de ramos que permitem a ligação entre estradas que se cruzam a níveis diferentes com importância semelhante e/ou diferente. As principais finalidades são a redução ou eliminação dos pontos de conflito, o melhoramento da segurança e o aumento da capacidade. A escolha deste tema baseia-se na preferência por uma componente mais prática, em comparação com os temas das restan-tes restan-teses apresentadas e a procura de novos desafios. Considerando a subjetividade inerente ao estudo de um traçado, vai ser ganha experiência na ultrapassagem das condicionantes colocadas, ao mesmo tempo, que se tomarão decisões relevantes para se alcançar o objetivo pretendido.
Assim, num Projeto Rodoviário, o objetivo é conseguir uma solução económica, integrada no meio ambiente, segura e com qualidade na circulação, com as melhores características geométricas adotadas pelo Engenheiro Rodoviário para cada situação concreta. As principais condicionantes na escolha do
traçado são o programa preliminar fornecido pelo Dono de Obra, as características técnico-geométricas, as características topográficas, hidrológicas, de ocupação do solo e geológico-geotécnicas, o impacto ambiental a causar e os fatores económicos e sociais. Ao longo das várias fases de um projeto, as principais etapas são: definição geométrica do traçado, o estudo geológico-geotécnico, as terraplenagens, a drenagem, a pavimentação, as obras de arte e a sinalização. De notar que estes condicionamentos estão relacionados entre si, podendo ser ultrapassados ao mesmo tempo, de acordo com o planeamento realizado para cada tarefa.
O presente trabalho está organizado em mais cinco capítulos. O segundo fará uma breve referência às infraestruturas em Portugal e à sinistralidade verificada nos últimos anos. O terceiro, quarto e quinto capítulos introduzem uma apresentação sobre as Normas do Traçado, as Normas dos Nós de Ligação e as Normas de Interseções, respetivamente. Estas normas foram realizadas pela ex-JAE com o objetivo de guiar os projetistas na geometrização do traçado. O sexto capítulo, de componente mais prática, será onde o autor realiza uma Memória Descritiva das várias opções tomadas ao longo do Projeto e a apresentação dos respetivos cálculos. Por fim, são apresentadas em Anexo as peças desenhadas inte-grando a solução final e os quadros auxiliares.
2
Pelas Estradas de Portugal
2.1.HISTÓRIA
As estradas são vias rodoviárias de comunicação terrestres que permitem ligar dois espaços (países, cidades, lugares) que correspondem a uma origem e a um destino. O seu conjunto constitui a rede de estradas de um país.
As primeiras estradas que existiram eram designadas por trilhos, usados como vias destinadas às migrações (século II a.C.). O começo da construção de estradas surge com a invenção da roda e, con-sequentemente, com o aparecimento dos primeiros veículos, mais propriamente veículos de tração animal. A partir da construção destas infraestruturas foram possíveis as primeiras transações comer-ciais. Na Europa, as primeiras estradas eram conhecidas como as rotas do âmbar que serviam para o transporte de âmbar e metais entre o Norte da Europa e o Mediterrâneo. Já nesta época, as estradas eram construídas junto aos cursos de água com sistemas de drenagem primitivos, talvez por serem zonas mais planas, isto é, de mais fácil deslocação [1].
Até ao século II, estas infraestruturas serviam, essencialmente, para trocas comerciais. Com a crescen-te importância do império romano, o siscrescen-tema rodoviário atingiu o seu auge para aquele crescen-tempo. A prin-cipal função do sistema de estradas era a de chegar aos territórios recentemente conquistados e depois preservá-los. Neste período, os Romanos construíram perto de 85 000 km de estradas maioritariamente irradiando a partir de Roma. Daí vem o provérbio que muitos proferem: Todos os caminhos vão dar a Roma. Os métodos usados pelos romanos são de admirar, caracterizados pela solidez da construção, o traçado reto e as curvas com arcos de curvatura corretos. A largura da faixa de rodagem variava geralmente entre 2,5 e 4,0 metros e a espessura do pavimento tinha 1,0 a 1,5 m com camadas de pedra [1]. Uma das estruturas possíveis, de baixo para a superfície, seria um leito com terrapleno e sulcos laterais para a drenagem da água; uma fundação com pedras irregulares de grandes dimensões ligados por argamassa; uma camada de cascalho e uma camada de cal hidráulica bem pisada; uma argamassa de gravilha e cal preparada a quente dispostas em camadas regulares; uma camada de pedras largas e chatas; e uma camada final, lisa, feita de cal, areia e cimento [2]. Os Romanos formaram, assim, uma rede viária planeada, objetiva e durável, de acordo com as suas necessidades.
Avançando um pouco na história e concentrando-nos em Portugal, no século XVI, o país estava mais virado para a conquista dos oceanos do que para a exploração interna do país, sendo o litoral a zona com maiores ligações, ficando o interior esquecido [3 p.13]. Apesar deste esquecimento, a Carta Mili-tar das Principais Estradas de Portugal [4 p.8], datada de 1808, ilustra uma rede relativamente densa, embora não relevando o estado das vias. Esta situação era muitas vezes estratégica porque as vias com orientação este-oeste facilitavam uma invasão vindo do único poderoso vizinho. Mesmo as muitas estradas com essa orientação assinaladas em mapas não existiam ou, existindo, não passavam de
tri-lhos. Os invasores franceses do início do século XIX, particularmente Massena, foram vítimas desse engano. É com a rainha D. Maria que a realização de projetos de estradas e a construção de pontes ganha novo alento. Uns anos mais tarde, por volta de 1830, Costa Cabral, com uma visão diferente, refere que a quantidade não é o mais relevante e fundamental na rede de estradas, mas sim a constru-ção com qualidade [4 p.15].
No Mundo, a partir do século XVII, surgiram os primeiros programas rodoviários ligados a dois nomes: Thomas Telford e John Loudon McAdam. São os criadores dos princípios científicos que ser-vem de base às estradas modernas: drenagem, fundações adequadas e superfícies resistentes. O segun-do nome fica ligasegun-do ao macadame, que consiste no assentamento de três camadas de pedra com ligante de saibro numa fundação com valas laterais. Eram usadas pedras quebradas ou brita dispostas em padrões simétricos, compactadas e cobertas com pequenas pedras de forma a criar uma superfície dura e, ao mesmo tempo, com capacidade de drenagem. Todo esse material pétreo tinha os seus vazios preenchidos com saibro [1]. No final da primeira metade do século XIX, com a introdução do maca-dame em Portugal, a deslocação tornou-se mais acessível.
O fim do governo de Costa Cabral (meados do século XIX) coincide com a época em que os caminhos de ferro começaram a ganhar importância na Europa e também em Portugal, devido à sua maior capa-cidade no transporte de passageiros. As linhas desenvolveram-se paralelamente aos principais eixos rodoviários, deixando a construção de estradas estagnada. Ainda nessa altura, a malha de estradas desenvolvia-se essencialmente pelo litoral [4 p.23-24]. Nos finais do século aparece uma nova tecno-logia, a invenção do pneumático, que desencadeia a era do automóvel, levando as estradas em maca-dame a tornarem-se obsoletas [3 p.14]. O veículo pesado automóvel é a causa de toda uma reformula-ção das exigências para a construreformula-ção de estradas. A nova construreformula-ção passa pelo melhoramento dos materiais usados na pavimentação, em troços mais seguros e cómodos e uma sinalização adequada. A primeira autoestrada viria a surgir na Alemanha no ano de 1926 [1].
Porém, no início do século XX, Portugal ainda está aquém do mundo automóvel não existindo mais do que 150 unidades em todo o país. No princípio, o volante era à direita e a circulação fazia-se pela esquerda, não havendo código da estrada nem título de condução. Só a partir dos anos 30 se verificou um maior uso do automóvel, com cerca de 4 500 viaturas a circular nas estradas e um adensamento na rede rodoviária do interior. A colocação de sinalização era realizada pelo Automóvel Clube de Portu-gal. Só em 1928, a circulação passou a ser pela direita [3 p.15-16].
Na década de 60 começa-se a pensar no desenvolvimento da rede a nível internacional, primeiramente com Espanha através das ligações Valença – Porto – Lisboa e Albergaria-a-Velha – Vilar formoso. Ainda no mesmo ano, estavam em curso outras obras importantes: a A1, a construção da Ponte da Arrábida e a Ponte de Salazar. Em 1974, o ano da revolução, instalou-se no país um ambiente de ins-tabilidade económica e governativa, o que induziu a fracos avanços na rede de estradas [4 p.40-41]. Nos finais da década de 80, Portugal espreitava a junção à Comunidade Económica Europeia, de for-ma a aproxifor-mar-se da situação financeira dos outros países membros. A adesão de Portugal e Espanha à Comunidade Europeia trouxe financiamento com o objetivo de Portugal evoluir e aproximar-se dos outros países membros e o de impulsionar o comércio, não só com o país vizinho mas também com o resto da Europa, sobretudo nas regiões de Lisboa e Vale do Tejo e o Norte [5 p.212-215].
Os Portugueses foram os principais descobridores do mundo atual através dos oceanos, devido à sua localização privilegiada. Atualmente, vêem-se como um país periférico da União Europeia, situado no canto mais a sudoeste da Europa. Porém, esta visão pode mudar, se pensarmos que somos um país central e de entrada no Oceano Atlântico, evoluindo no sentido de ser uma ponte entre a Europa por um lado e as Américas e África por outro [4 cf. p.61].
2.2.EVOLUÇÃO ADMINISTRATIVA DAS ESTRADAS DE PORTUGAL
Abordando agora o caminho percorrido pelos principais organismos administrativos que têm estado à frente da evolução da Rede Nacional, a partir do início do século XX, o primeiro organismo seria a Administração Geral de Estradas e Turismo. Em 1927 deu lugar a dois organismos: a Junta Autónoma das Estradas (JAE) e a Direção Geral de Estradas. A cargo da primeira estava a construção e recons-trução das antigas estradas, a grande reparação e a consrecons-trução das obras de arte mais importantes e as pavimentações. A segunda tratava da conservação, da fiscalização, da arborização, da pequena repara-ção, da sinalizarepara-ção, do estudo e construção das EN e suas Obras de Arte. Em 1929 é feita a junção destes dois organismos por via da extinção da Direção Geral de Estradas [cf. 6]. Aquando da criação da JAE, esta apresentou em pouco tempo um estudo da condição das estradas portuguesas, referindo que aproximadamente 83% das estradas construídas estavam em muito mau estado [4 p.33].
Como era preciso agir, surgiu então o Plano Rodoviário de 1945 que continha as grandes diretrizes da política rodoviária [7]. Com este Plano, as áreas de atuação da JAE passavam pelos estudos, projetos, processos de adjudicação de obras e hierarquização das estradas [4 p.38]. Nas décadas de 50 e 60 são inaugurados os primeiros troços da Autoestrada do Norte [8]. Muito mais tarde e com a aproximação da adesão de Portugal à Comunidade Europeia, percebe-se um desajustamento do antigo Plano em relação aos avanços que os outros membros já apresentavam, em matéria de Rodovias e face às novas necessidades do tráfego. Surge então o Plano Rodoviário de 1985 com o objetivo de melhorar as aces-sibilidades, modernizar as infraestruturas e ordenar o território [4 p.41-49]. Logo, em conjunto com o apoio económico da Comunidade Europeia, as infraestruturas são alvo de melhoramentos.
Em 1995 é realizada uma reestruturação da JAE, concretizando-se em 1999 a sua extinção, passando a existir três institutos rodoviários: o Instituto das Estradas de Portugal (IEP), o Instituto para a Constru-ção Rodoviária (ICOR) e o Instituto para a ConservaConstru-ção e ExploraConstru-ção da Rede Rodoviária (ICERR). O primeiro promovia e coordenava o desenvolvimento das infraestruturas rodoviárias no domínio do planeamento estratégico e na gestão de concessões. O ICOR visava a construção de novas estradas e túneis, a reformulação do traçado, a fiscalização e a assistência técnica. O ICERR era direcionado para a promoção das condições de circulação das infraestruturas rodoviárias e a sua funcionalidade [cf. 6]. Em 2002, estes três organismos são fundidos num só designado de Instituto das Estradas de Portugal (IEP), devido ao facto das funções estarem relacionadas, contribuindo para uma maior dinâmica na atividade. Em 2004, o IEP é transformado em entidade pública empresarial denominando-se de Estra-das de Portugal (EP, EPE), conservando a universalidade dos direitos e obrigações legais e contra-tuais, que integram a sua esfera jurídica no momento da transformação. A EP,EPE tem como finali-dade a prestação de serviço público, em moldes empresariais, de planeamento, gestão, desenvolvi-mento e execução da política de infra-estruturas rodoviárias definida no Plano Rodoviário Nacional. Em 2007, a entidade passa a sociedade anónima (S.A.), atribuindo à EP,SA a conceção, o projeto, a construção, a conservação, a exploração, a requalificação e o alargamento da Rede Rodoviária Nacio-nal ao longo de 75 anos [cf. 6].
Paralelamente à extinção do IEP, do ICOR e do ICERR, nos finais da década de 90, é feita uma revi-são do PRN de 85, saindo no Diário da República o Decreto de Lei n.º 222/98 de 17 de Julho que apresenta o Plano Rodoviário Nacional 2000. Este Plano tem como princípios a conclusão da rede fundamental, o investimento na segurança, a comodidade e a qualidade nas viagens. Aprofundando, o PRN 2000 define a Rede Rodoviária Nacional Continental constituída pela rede nacional fundamental e pela rede nacional complementar, como ilustrado na figura 2.1. Este Plano visa a reclassificação de algumas estradas, bem como a introdução de novas estradas e a criação de uma nova categoria, as estradas regionais. No atual PRN estão previstos 16 500 km de estradas nacionais e regionais, em que
3 000 km correspondem a autoestradas e 5 000 km a estradas regionais. Neste documento está presen-te a preocupação em presen-termos do correto funcionamento do sispresen-tema de transporpresen-tes rodoviários, da segu-rança rodoviária através de auditorias, da satisfação do tráfego internacional, da defesa ambiental em meio urbano, de instrumentos de informação para a correta gestão das infraestruturas e de instrumen-tos de ordenamento do território [cf. 9 p. 3444].
A parte integrante da rede fundamental são os Itinerários Principais (IP) assegurando a ligação entre os centros urbanos de maior importância (entre distritos), e destes com os principais portos, aeroportos e fronteiras. Nestas vias de comunicação estão proibidos de circular os peões, os velocípedes e os veícu-los de tração animal. Por sua vez, fazem parte da rede complementar os Itinerários Complementares (IC) e as Estradas Nacionais (EN). Esta rede tem como função garantir a ligação entre a rede funda-mental e os restantes centros urbanos (a nível concelhio), e o acesso às áreas metropolitanas de Lisboa e do Porto. A rede de autoestradas é formada pelas vias definidas para essa função, de acordo com a regulamentação em vigor. A Autoestrada é definida como infraestrutura rodoviária com duas faixas de rodagem separadas, com dois sentidos de circulação independentes, com duas ou mais vias por senti-do, nós de ligação e intersecções desniveladas em que está proibido o trânsito a peões, animais, veícu-los não motorizados e motocicveícu-los [3 p.8]. O nível de serviço1 da Rede de Estradas Nacional é definido pelo mesmo PRN 2000, mas baseado nos princípios do Highway Capacity Manual [cf. 9 p.3445]. A nova categoria introduzida tem carácter supramunicipal e complementar à Rede Rodoviária Nacio-nal, assegurando o desenvolvimento das zonas fronteiriças, costeiras, de interesse turístico e entre agrupamentos que constituem unidades territoriais. As estradas que não estejam especificadas no PRN pertencem à categoria de Rede Municipal [cf. 9 p.3446]. A responsabilidade da Rede Municipal é feita a partir de acordos entre as Estradas de Portugal e as Câmaras Municipais com objetivo de conserva-ção dessas estradas [4 p.9-10].
2.3.REDE DE ESTRADAS NACIONAIS NO CONTEXTO EUROPEU
A Rede Transeuropeia de Transportes (RTE-T), ilustrada na figura 2.2, foi criada com o intuito de garantir a mobilidade às pessoas e bens, dentro da Europa, através dos diferentes meios de transporte existentes na rede. Tenta, assim, dar cobertura total do território europeu com infraestruturas de quali-dade, seguras e interoperáveis entre si. A rede está a cargo da Agência de Execução da Rede Transeu-ropeia de Transportes que tem como finalidade assegurar a gestão técnica e financeira dos projetos de infraestruturas e a implementação do programa da RTE-T, atendendo a aspetos de segurança, econó-micos, sociais, ambientais e de eficiência energética [11 p.1-5].
Assim, a Rede Transeuropeia de Transportes é constituída pelas infraestruturas que permitem a movi-mentação de pessoas e mercadorias, tais como estradas, caminhos de ferro, vias marítimas, portos, aeroportos, via aéreas, plataformas intermodais e condutas de transporte de bens. A Rede Rodoviária é composta por Autoestradas, Estradas de Alta Qualidade2 e Estradas Correntes3 que, através de um sistema de informação aos utentes, permite uma gestão da circulação capaz de garantir um nível de serviço homogéneo e constante, conforto e segurança [11 p.1-5].
Na execução da rede estão previstos dois níveis de planeamento: uma Rede Base, a concluir até 2030, de carácter económico, social e territorial composta por eixos e nós estratégicos que viabilizem o transporte na UE, no mercado interno e com outras regiões vizinhas; e uma Rede Global, a concluir até 2050, de acesso à Rede Base, fortalecendo o mercado interno [cf. 11 p.6].
1
Nível de Serviço – Medida qualitativa das condições de circulação permitidas aos usuários de uma dada infraestrutura rodoviária.
2 Estradas de Alta Qualidade – Infra-estruturas viárias dotadas de nós desnivelados e reservadas ao trânsito
automóvel, que não se integram na Rede Nacional de Auto-estradas [11 p.13].
Figura 2.2. – Componente rodoviária da Rede Transeuropeia de Transportes em 2011 [11 p.9].
As rodovias portuguesas integrantes da RTE-T apresentam cerca de 2 720 km de estradas, repartidos entre IPs, maioritariamente, e ICs. Em Portugal, no que se refere à gestão e financiamento da rede, as três principais empresas às quais as estradas estão concessionas são a Brisa, as EP (que as subconces-siona) e a Ascendi [cf. 11 p.9-11].
O desenvolvimento da RTE-T que a UE espera é um aumento das Autoestradas e Estradas de Alta Qualidade e uma diminuição das Estradas Correntes. Em Portugal, desde cedo, se verificou essa alte-ração, uma vez que no ano 2004 já estava acima da média da EU, no que se refere à construção de autoestradas. Grande parte dessas construções fora realizada nos últimos 15 anos, dando prioridade às ligações diretas com a Europa [cf. 11 p.12-14].
Até este ponto pode-se afirmar que Portugal é um dos países europeus mais bem equipado em termos de infraestruturas rodoviárias, mas será que o nível de serviço prestado é o melhor? Antes de mais, os IPs e ICs são eixos cujos níveis de serviço a garantir são o A, B ou C. As diferentes intervenções na rede, desde 2004, permitiram uma melhoria do nível de serviço, com uma Rede de IPs e ICs, no ano
2010, a apresentar 88% da rede com os níveis de serviço prescritos. O nível de serviço só é compro-metedor quando as vias se localizam nas áreas metropolitanas de Lisboa e Porto [cf. 11 p.17-18]. Em relação ao tráfego que circula na rede, é de esperar uma maior concentração nas áreas metropolita-nas de Lisboa e Porto, visto serem as áreas com nível de serviço mais deficitário, com um Tráfego Médio Diário Anual (TMDA) superior a 60 000 veículos. Em relação à evolução da TMDA, este tem uma tendência decrescente devido à existência de eixos paralelos não pertencentes à RTE-T. Quanto ao tráfego de pesados, este é mais frequente no interior do país e junto às fronteiras, devido à perifici-dade de Portugal em relação à Europa. No entanto, nota-se de igual modo, um decréscimo da utiliza-ção da RTE-T por esta categoria de veículos, também devido às alternativas que os eixos paralelos facultam na movimentação dentro do país. Os principais eixos de transporte que fazem fronteira com Espanha são: Valença do Minho – Tuy (A3/IP1), Vila Verde de Raia – Verin (A24/IP3), Quintanilha – San Martin de Pedroso (IP4), Vilar Formoso – Fuentes de Õnoro (A25/IP5), Caia – Badajoz (A6/IP7), Vila Verde de Ficalho – Rosal de la Frontera (IP8) e Monte Francisco – Ayamonte (A22/IP1). Aqueles pontos da rede que contabilizam maiores movimentos em termos de TMDA são, em 2010, o de Valen-ça, Caia, Vilar Formoso e Monte Francisco, como podemos observar na figura 2.3 [11 p.21-36].
Figura 2.3. – Tráfego Médio Diário Anual nas principais fronteiras de Portugal no ano 2010, em veículos/dia [11 p.27-35].
2.4.SINISTRALIDADE RODOVIÁRIA EM PORTUGAL
Atualmente, dos vários meios de transporte, o rodoviário é o mais acessível, pessoal, autónomo e eco-nomicamente viável para grande parte da população. Porém, também é o que provoca mais perdas de vidas humanas. No âmbito europeu, segundo o Programa de Ação para a Segurança Rodoviária (2003-10), a Comissão Europeia propôs um conjunto de medidas que teriam como objetivo principal reduzir para metade o número de vítimas mortais em acidentes rodoviários na União Europeia, até 2010 [cf. 12]. O quadro 2.1 apresenta o número de vítimas mortais na Europa e em Portugal, no período do
pla-Valença do
Minho V. V. Raia Quintanilha
Vilar Formoso Caia V. V. Ficalho Monte Francisco TMDA 10696 3516 1550 9025 8665 1802 10940 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 T MDA ( veí cul os) Fronteira
no supra referido. Em 2003, a UE 27 registrou 50 351 vítimas mortais e 34 500 vítimas em 2009,verificando-se um decréscimo de 31% [cf. 13].
Quadro 2.1. – Número de vítimas mortais na Europa dos 27 e em Portugal desde 2001 até 2009 (Fonte: Euros-tat) [13].
Ano 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 20094
Europa 27 54302 53342 50351 47290 45346 43104 42496 38875 34500
Portugal 1670 1655 1542 1294 1247 969 974 885 840
Ainda assim, Portugal foi um dos países da UE que se destacou, conseguindo no mesmo período uma redução de 46%. Por sua vez, o número de vítimas mortais por milhão de habitante também diminuiu, embora tenha ficado acima da média da UE, com 79 vítimas em 2009 [14 p.4161-4162]. A figura 2.4 representa a evolução do número de vítimas mortais em Portugal e a sua comparação com a Europa 27. Na aproximação da data final do programa, a Comissão Europeia aceitava o facto do objetivo não ter sido alcançado [cf. 12].
Figura 2.4 – Evolução do número de vítimas mortais na Europa dos 27 e em Portugal desde 2001 até 2009 (Fon-te: Eurostat) [13]
A nova política de segurança rodoviária (2011-20) visa prover uma base geral e objectivos competiti-vos na orientação de estratégias nacionais e locais, de acordo com o princípio de subsidiariedade, ou seja, no qual a União Europeia pode auxiliar. Assim, a Comissão destaca a troca de melhores práticas em toda a UE, a adoção de estratégias que reduzam o número de vítimas nas estradas e um
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Valores estimados para o ano de 2009
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Europa 27 111 109 102 96 92 87 86 78 70 Portugal 163 160 148 124 118 92 92 83 79 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 N º de ví ti m as m ort ai s/ m il haão de habi tante Ano
mento da segurança dos condutores. A Comissão apresenta ainda sete objetivos de ação conjunta a nível da UE e a nível nacional [cf. 12]:
Melhorar a educação e a aprendizagem dos condutores; Aumentar o cumprimento das regras rodoviárias; Infra-estruturas rodoviárias mais seguras; Veículos mais seguros;
Promover o uso de tecnologia moderna para aumentar a segurança rodoviária; Melhorar serviços de emergência;
Protecção dos condutores vulneráveis5
.
Ao mesmo tempo do funcionamento deste Programa, cada país pertencente à UE deve desenvolver os seus planos de segurança rodoviários com objetivos próprios a cada situação [12].
De acordo com a Lei nº 31/2007, de 10 de Agosto, a Autoridade Nacional de Segurança Rodoviária (ANSR) juntamente com o Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa (ISCTE), elabo-rou a Estratégia Nacional de Segurança Rodoviária (ENSR) para 2008-15. Este Plano apresenta duas partes: a Parte I, na qual se define a ENSR para o período referido, enquadra a sinistralidade no con-texto europeu, fornece uma visão da situação atual e apresenta os objetivos estratégicos; a Parte II aborda o desenvolvimento da ENSR, continuando os objetivos estratégicos ao propor ações chave. Estes objetivos foram estabelecidos a partir da análise conjunta da evolução recente dos padrões de sinistralidade em Portugal e da evolução verificada noutros países, que tinham em 1999 indicadores semelhantes aos de Portugal [14 p.4160-4161].
Este Plano vem no seguimento do Plano Nacional de Prevenção Rodoviária (PNPR), no qual o objeti-vo geral era a redução de 50% do número de vítimas mortais e feridos graves até 2010. No ano 2009, como foi referido acima, Portugal fazia parte dos países da União Europeia com melhores resultados em termos de sinistralidade rodoviária. Desde 2001 até 2009, essa redução tem sido significativamente positiva, posicionando Portugal no 15º lugar na tabela da Europa 27 [14 p.4161-4162].
No desenvolvimento da ENSR, os principais fatores tidos em conta foram a acalmia de tráfego, o con-trolo da condução sob o efeito de álcool e substâncias psicotrópicas, a formação e a avaliação do título de condução, a auditoria das vias e a inspeção da sinalização. Os objetivos quantitativos a atingir são repartidos em dois períodos em que é proposto [cf. 14 p.4162-4163]:
78, o número de mortos por milhão de habitante até 2011; 62, o número de mortos por milhão de habitante até 2015.
Ao circular nas estradas não estamos protegidos das falhas de conceção e de manutenção da estrada. Mas, ao adicionar a isto os erros individuais dos condutores, obtém-se a causa dos acidentes mortais. Um local é designado de ponto negro da estrada se várias vidas forem perdidas nesse quilómetro. No sentido de minimizar estas falhas, a Auditoria de Segurança Rodoviária (ASR) é uma solução que pode ser realizada ao mesmo tempo que o projeto e a construção da estrada. Uma ASR não é mais de que um conjunto de ações destinadas a combater a sinistralidade rodoviária no planeamento e projeto de estradas, com o intuito de reduzir o risco de acidentes e as respetivas consequências. Podem ser usadas nos projetos de construção de novos traçados ou na intervenção em estradas existentes. Este processo pode ser aplicado a dois níveis, estratégico ou de planeamento, sendo três os intervenientes: o dono de obra, o projetista e o auditor [cf. 15].
No período de exploração da infraestrutura, outras medidas mitigadoras que se podem implementar nas zonas com maior frequência de acidentes são: bandas sonoras, sinalização vertical adequada, mar-cação rodoviária, iluminação pública nas zonas de maior conflito especialmente de noite, melhoria das condições de visibilidade, melhoria das superfícies dos pavimentos e a canalização das correntes de tráfego [16 p.22].
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Geometria do Traçado – Normas
3.1.INTRODUÇÃO
As Normas do Traçado aplicam-se a toda a Rede Rodoviária Nacional e são a base mínima dos estu-dos de projetos de estradas. Não é objetivo desta dissertação abordar toestu-dos os pontos descritos na res-petiva Norma, mas sim aqueles que foram utilizados no projeto.
A geometrização de um projeto rodoviário tem por base diversos elementos, tais como o tráfego exis-tente e/ou futuro, os acessos, a integração paisagística, a velocidade e a visibilidade. Segundo o artigo 7º do DL 222/98 de 17 de Julho, os IPs e ICs devem ser vedados proibindo assim o acesso à respetiva infraestrutura a não ser pelas vias destinadas a esse efeito [9]. De modo a reforçar esta ideia, a Norma propõe ainda o revestimento de cada um dos lados exterior à faixa de rodagem com vegetação apro-priada. A passagem de um lado para o outro será realizada por passagens superiores ou inferiores para veículos motorizados. No que diz respeito às passagens pedonais, também podem ser superiores ou inferiores dependendo das necessidades atuais e futuras da população. As passagens inferiores são as preferidas dos peões porque, em termos psicológicos, é mais atrativo começar a descer do que subir e porque o desnível a vencer é menor, da ordem dos 3,0 m. As passagens superiores têm de garantir pelo menos um gabarito de 5,0 m devido à altura dos veículos pesados. Quanto ao custo por m2, normal-mente estas são mais baratas que as inferiores [17]. Na visão do autor, as passagens inferiores são pre-teríveis às superiores, pois estão ligadas a um nível de segurança pessoal reduzido nas horas de menor movimento e de noite.
O projetista deve tentar que os principais elementos do projeto, a diretriz, o perfil longitudinal e o per-fil transversal, se integrem com o meio envolvente de modo a que o utente perspetive uma vista agra-dável, harmoniosa e confortável ao longo do percurso. Assim, na definição do projeto, segundo a Norma, devem ser considerados alguns dos seguintes aspetos: preservação do ambiente natural, traça-do em planta e perfil coordenatraça-do, conservação da vegetação de motraça-do a facilitar a visibilidade aos condutores, taludes suavizados e revestidos e dispositivos de drenagem adequados e eficazes [18].
3.2.ELEMENTOS BÁSICOS
Na definição dos elementos do traçado a velocidade é fundamental no seu estudo. Ao longo deste são usadas diferentes definições de velocidade devido ao facto da utilização de cada uma delas ser a mais apropriada, no que diz respeito à definição dos elementos da diretriz e à visibilidade. Assim, temos três tipos de velocidade: a velocidade base, a velocidade específica e a velocidade do tráfego.
A velocidade base é a velocidade máxima que deverá ser assegurada ao longo de todo o traçado. Permite a caracterização da maior parte das características geométricas dependendo da estrada a dimensionar. A velocidade específica é a velocidade máxima que pode ser obtida em segurança em qualquer elemento do traçado, considerado isoladamente. Ao contrário da velocidade base, esta varia ao longo do traçado, sendo maior em alinhamento reto e menor em curva (e reduzindo-se nesta com a redução do raio), sendo fundamental na definição das características de visibilidade dos nós de liga-ção. Porém, não seria prático considerar a velocidade específica em cada elemento do traçado. Surgiu, então, o conceito de velocidade do tráfego, representativa da velocidade específica e que corresponde à velocidade excedida somente por 15% dos veículos [cf. 18 p.21-22].
Como seres racionais somos todos diferentes, com comportamentos diferentes, o que significa que reagimos de maneira diferente perante uma mesma situação. Isto acontece ao longo do percurso de uma estrada pois cada um de nós adota velocidades diferentes conforme o traçado (visibilidade redu-zida, curvatura, estado do pavimento, intersecções), o meio envolvente e estado de espírito. Não fazia então sentido, dimensionar para todas as velocidades, pois tornava-se antieconómico e um desperdício de tempo. Como referido acima, dependendo do tipo de estrada a projetar, a velocidade base apresenta diferentes valores. A Norma indica essas velocidades num quadro idêntico ao 3.1. No mesmo quadro apresenta-se a velocidade do tráfego para uma dada velocidade base6. Como já foi referido, a veloci-dade a adotar depende das características geométricas que estamos a estudar. O quadro 3.2 expõe a velocidade que devemos considerar no estudo dos diferentes elementos do traçado.
Quadro 3.1 – Velocidade Base e Velocidade do Tráfego nas estradas da RRN [cf. 19 p.10]
Velocidade Base (VB) (km/h) Velocidade do Tráfego (VT) (km/h)
40 50 50 60 60 80 70 90 80 100 90 110 100 120 110 125 120 130 130 135 140 140 6
Ao nível do projecto, a velocidade do tráfego é calculada a partir da velocidade base. No caso da Norma do Traçado estabeleceu-se uma relação teórica entre a velocidade base e a do tráfego, o que corresponde a considerar que o coeficiente de variação da distribuição é constante para toda a rede rodoviária [cf. 19 p.8].
Quadro 3.2. - Velocidade a considerar nos vários elementos do traçado [cf. 18 p.25]
Elementos do Traçado
Velocidade (km/h)
Velocidade Base Velocidade do Tráfego7
Raio mínimo em planta -
Trainel máximo -
Perfil transversal tipo -
Distância de visibilidade -
Raio mínimo das concordâncias verticais -
Outro parâmetro fundamental que influencia o modo como o condutor se comporta na estrada e a sua segurança é a visibilidade. É esta que permite ao condutor avaliar a distância necessária para proceder às mudanças de velocidade face a um obstáculo. Existem três tipos de distâncias de visibilidade que devem ser, se possível, asseguradas: de paragem (DP), de decisão (DD) e de ultrapassagem (DU), sendo sempre o melhor considerar uma distância de visibilidade maior que a mínima [cf. 18 p.25]. A distância de visibilidade de paragem, como o próprio nome indica, é a distância necessária para o condutor imobilizar o veículo após avistar um obstáculo, ao circular a uma dada velocidade. É medida a 1,05 m acima do pavimento para um obstáculo com 0,15 m de altura. A expressão que traduz a DP toma em consideração o tempo perceção/reação do condutor e a distância de frenagem [cf. 18 p.26]. A distância de visibilidade de decisão aparece quando o traçado não está de acordo com a expectativa do condutor, precisando este de tempo para compreender a informação fornecida. A expressão que traduz a distância de visibilidade de decisão é empírica e função da velocidade do tráfego [cf. 18 p.27]. A distância de visibilidade de ultrapassagem é a mínima distância que um condutor precisa para ultra-passar outro veículo em segurança e comodidade, sendo apenas considerada nas estradas com duas vias. Embora seja uma manobra que está dependente de vários fatores (velocidade, condutor, acelera-ção, etc.), o seu valor é, geralmente, de sete vezes a velocidade do tráfego5 [cf. 18 p.27-28].
3.3.TRAÇADO EM PLANTA 3.3.1.DEFINIÇÃO
O traçado em planta é composto de alinhamentos retos, curvas circulares e curvas de transição que permitem a continuidade de curvaturas e tangentes entre os dois primeiros elementos.
3.3.2.ALINHAMENTOS RETOS
A Norma sugere que alinhamentos retos muito extensos são indesejáveis visto o tempo de encadea-mento ser mais elevado, propiciar a monotonia na condução e condições agravadas se as inclinações longitudinais forem constantes. A extensão máxima varia com a velocidade base. Por outro lado, tam-bém convém que a sua extensão não seja diminuta por razões de comodidade ótica e, em caso de ser possível a ultrapassagem, deve ter extensão suficiente. A Norma ainda sugere a não coincidência da
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diretriz com a direção nascente/poente devido ao crepúsculo que causa o encadeamento natural provo-cado pelo sol. No quadro 3.3 apresentam-se os valores indicativos das extensões mínimas e máximas, calculadas com a seguinte expressão (3.1) [cf. 18 p.32-33]:
(3.1.)
Quadro 3.3. – Extensão mínima e máxima dos alinhamentos rectos [cf. 18 p.42]
Extensão (m) Velocidade Base (km/h) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Mínima8 - - 360 420 480 540 600 660 720 780 840 Máxima - - 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3.3.3.CURVAS CIRCULARES
O próximo elemento são as curvas circulares que devem ter um raio com o qual se obtenha um traçado homogéneo, harmonioso, coordenado com o perfil longitudinal e maior que o mínimo para não preju-dicar a visibilidade aos condutores. Por razões de segurança, económicas e de conforto ótico, os raios de curvas circulares consecutivas devem obedecer ao diagrama representado na figura 3.1. O desen-volvimento mínimo de uma curva circular é aquele que permite percorrê-la em mais de dois segundos. Ainda de notar que em casos em que curvas circulares consecutivas sejam do mesmo sentido, deve existir um alinhamento reto entre elas com uma extensão mínima igual à distância percorrida durante cinco segundos à velocidade específica correspondente ao maior valor dos raios. Se tal não poder ser executável, as duas curvas devem ser substituídas por uma única [cf. 18 p.35]. Este último preceito, muito antigo e mais apropriado a curvas sem clotóides foi perdendo relevância.
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Figura 3.1. - Combinação de raios desejável (1 - relação muito boa; 2 - relação boa; 3 - relação aceitável) [19].
Os raios regulamentares dividem-se em Raio Mínimo Absoluto (RA) e Raio Mínimo Normal (RN). O veículo ao começar a descrever uma curva fica sujeito a uma aceleração centrífuga, como que sendo atirado para fora da estrada. Esta aceleração lateral traduz-se numa força que precisa de ser equilibrada através de uma sobreelevação constante ao longo de toda a extensão da curva circular e de um coefi-ciente de aderência transversal, que exprime a resistência que o pneu oferece ao deslizar transversal-mente no pavimento. A expressão que permite relacionar o raio com estes elementos deriva da segun-da lei de Newton e é a apresentasegun-da na equação 3.2 [20].
Os parâmetros a limitar serão a sobreelevação e o coeficiente de aderência. Atualmente, a sobreeleva-ção vem limitada a 7%, embora o seu valor desejável seja de 5%. O coeficiente de aderência mínimo que temos perante uma situação atmosférica desfavorável é na presença de gelo na estrada em que o coeficiente de aderência pneus/pavimento é inferior a 0,1 [20].
O RA garante a segurança enquanto o RN garante também a comodidade, pelo que deve ser sempre o desejável a utilizar. Por razões de comodidade, a aceleração radial máxima prevista é de 0,22×g no cálculo do RA e de 0,11×g no cálculo de RN. Assim, no cálculo do raio mínimo será preciso cumprir tanto a fórmula da derrapagem (3.2), como a da aceleração radial (3.3 ou 3.4), tomando o valor mais desfavorável, ou seja, o maior dos dois. Para VB ≥ 80 km/h, o valor do raio devido à aceleração radial diminui, sendo o critério da derrapagem o condicionante no cálculo do raio. No quadro 3.4 são
